五相十拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制-PLC課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告課件

1、PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY PLC控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 專 業(yè) ：班 級(jí) ：學(xué) 號(hào) ：姓 名 ：指導(dǎo)教師 ：提交日期 ：目 錄第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 1.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟31.2 系統(tǒng)控制要求3第二部分 設(shè)計(jì)方案2.1 總體設(shè)計(jì)方案說明42.2 PLC系統(tǒng)組成方框圖5第三部分 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC的選型和硬件配置63.2 主電路設(shè)計(jì)63.3 輸入輸出地址分配63.4 PLC的控制電路7第四部分 PLC控制軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)74.2 調(diào)試結(jié)果與分析 10第五部分課程設(shè)計(jì)總結(jié)10第六部分 參考文獻(xiàn)

2、11第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟PLC課程設(shè)計(jì)主要步驟如下：1、分析被控對象的工藝條件和控制要求。被控對象是指受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要深入了解被控對象的特點(diǎn)、控制過程與要求等。確定被控對象與PLC之間的輸入、輸出關(guān)系?？刂埔笾饕缚刂葡到y(tǒng)的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作等，同時(shí)要注意必要的保護(hù)和連鎖等2、選擇I/O設(shè)備。根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備的具體型號(hào)、數(shù)量等。常用的輸入設(shè)備有按鈕、限位開關(guān)，傳感器等；常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、電磁閥等。3、選擇PLC的型號(hào)。根據(jù)已選擇的I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)

3、數(shù)，選擇合適的PLC類型，在選擇時(shí)要考慮所需機(jī)型的容量大小、I/O模塊種類及電源類型等。4、分配I/O點(diǎn)。只有分配PLC的I/O點(diǎn)后，方可進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。5、程序設(shè)計(jì)，它是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作，首先要熟悉控制要求，根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)好梯形圖程序。6、輸入程序后調(diào)試程序。調(diào)試過程中如果發(fā)現(xiàn)問題，則要采取措施逐一排除，直至調(diào)試成功。7、編寫技術(shù)文件。則要包括說明書、電氣原理圖，電氣元件明細(xì)表，程序等。1.2 系統(tǒng)控制要求 五相十拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制要求：1五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有五個(gè)繞組: A、B、C、D、E ,正轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB反轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCD

4、EDEDEAEAEABAB2用五個(gè)開關(guān)控制其工作：1 號(hào)開關(guān)控制其運(yùn)行 ( 啟 / 停 )。2 號(hào)開關(guān)控制其低速運(yùn)行 (轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角需 0.5 秒)。3 號(hào)開關(guān)控制其中速運(yùn)行 (轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角需 0.1 秒)。4 號(hào)開關(guān)控制其高速運(yùn)行 (轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角需 0.03 秒)。5 號(hào)開關(guān)控制其轉(zhuǎn)向 ( ON 為正轉(zhuǎn)，OFF 為反轉(zhuǎn) )。第二部分 設(shè)計(jì)方案2.1 總體設(shè)計(jì)方案說明五相十拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有五個(gè)繞組，分別為A,B,C,D,E。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以將其一個(gè)工作過程（周期）分為十個(gè)相對獨(dú)立的狀態(tài)，這樣就可以用輔助繼電器來完成設(shè)計(jì)，又因?yàn)轭}目要求要用三個(gè)開關(guān)來控制電動(dòng)機(jī)的低（X2），中（X3），高(

5、X4)三個(gè)等級(jí)的轉(zhuǎn)速，一個(gè)啟動(dòng)停止開關(guān)(X1),還有控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的開關(guān)（X5為ON則正轉(zhuǎn)為OFF則反轉(zhuǎn)），所以總體思路分別用X2，X3，X4來控制三個(gè)頻率不等的脈沖信號(hào)，還有題目中要求高速運(yùn)行時(shí)，時(shí)間間隔為0.03S，在做脈沖信號(hào)時(shí)，要用到延時(shí)性的定時(shí)器T246T250。在用到延時(shí)性定時(shí)器時(shí)要注意對其進(jìn)行復(fù)位，任何時(shí)刻只允許電動(dòng)機(jī)工作在低中高速三種狀態(tài)之一，所以，在編程時(shí)就用到X2，X3，X4三個(gè)開關(guān)相互互鎖，要消工作在多種狀態(tài)的沖突。因?yàn)橛惺N狀態(tài)，所以考慮用以為指令，這也很好的解決了控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的問題，但是移位信號(hào)的控制用單純的秒脈沖來控制是不行的，所以就用到PLS指令，將其轉(zhuǎn)化為

6、尖峰脈沖再來控制，另外，題目中沒有出現(xiàn)5個(gè)繞組都不工作的情況，所以在控制移位信號(hào)時(shí)還應(yīng)注意一下（正反轉(zhuǎn)情況不同）才完全符合要求。因?yàn)橐梢詫?shí)現(xiàn)停止其工作，所以在程序中要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)ξ鍌€(gè)繞組進(jìn)行復(fù)位，這樣一來，程序的基本框架就出來了。2.2 PLC控制系統(tǒng)組成方框圖 圖1-1 程序結(jié)構(gòu)框圖第三部分 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC的選型及硬件配置根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可選擇S7-200型號(hào)的PLC主機(jī)，就可以完成5進(jìn)5出的程序設(shè)計(jì)硬件配置：PLC主機(jī)一臺(tái)，220V交流電源，24V直流電源各一個(gè)，五相十拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，五個(gè)開關(guān)，導(dǎo)線若干。3.2 主電路設(shè)計(jì)圖1-2 實(shí)物主電路連接圖3.3 輸入輸出地址分配

7、五相十拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)五個(gè)繞組工作在輸出端和PLC五個(gè)輸入開關(guān)在PLC中的編址如下：輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)元件名稱符號(hào)地址分配元件名稱符號(hào)地址分配啟動(dòng)/停止SB1X1A相繞組AY1低速運(yùn)行SB2X2B相繞組BY2中速運(yùn)行SB3X3C相繞組CY3高速運(yùn)行SB4X4D相繞組DY4正/反轉(zhuǎn)SB5X5E相繞組EY5 表1-1 PLC外部I/O地址分配表3.4 PLC的控制電路 圖1-3 PLC外部I/O接線圖 第四部分 PLC控制軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 程序梯形圖如圖1-1所示，其中X1：啟動(dòng)/停止開關(guān)（ON時(shí)啟動(dòng)，OFF停止），X2：低速運(yùn)行開關(guān)，X3：中速運(yùn)行開關(guān)，X4：高速運(yùn)行開關(guān)，X5：正/反轉(zhuǎn)

8、（ON時(shí)正轉(zhuǎn)，OFF時(shí)反轉(zhuǎn)）。 圖1-4 程序梯形圖4.2 調(diào)試結(jié)果與分析程序編制好了以后，下一個(gè)步驟就是調(diào)試與分析，開始調(diào)試時(shí)，遇到以下兩個(gè)問題問題1：低速和中速都正常，一旦運(yùn)行了高速之后，就再也不會(huì)繼續(xù)工作了，即使重啟電源，也不會(huì)工作，為什么會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象呢？分析：分析后才知道，我們所用的T246，T247都是延時(shí)性的定時(shí)器，在它們工作完后都要對它們進(jìn)行復(fù)位，果然，加了復(fù)位條件后，程序果然能夠持續(xù)穩(wěn)定的工作。問題2：但是有會(huì)出現(xiàn)另一問題，就是會(huì)出現(xiàn)有11種狀態(tài)，額余狀態(tài)時(shí)五個(gè)繞組都不工作的狀態(tài)，正反轉(zhuǎn)都有這種情況:。分析：仔細(xì)分析后才知道，是移位信號(hào)的控制出現(xiàn)了一點(diǎn)問題，開始我們用的是M1

9、M10的常閉觸點(diǎn)來控制移位信號(hào)M0，只有當(dāng)M1M10十個(gè)繼電器都失電時(shí)，M0才有有效信號(hào)輸入，才能控制移位，因此，我們?nèi)サ袅薓10，只用前九個(gè)繼電器來控制移位信號(hào)，這時(shí)再次運(yùn)行，結(jié)果正轉(zhuǎn)完全符合要求，但是反轉(zhuǎn)就會(huì)缺失一些狀態(tài)，這樣我們就考慮分別用兩個(gè)不同的繼電器來控制其正反轉(zhuǎn)的移位信號(hào)，這時(shí)只需在反轉(zhuǎn)時(shí)去掉M1(保留M10)，再來運(yùn)行，結(jié)果完全符合要求。第五部分課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，我們不僅鞏固了已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)PLC知識(shí)，還從結(jié)構(gòu)硬件上更進(jìn)一步的了解了五相十拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，但是設(shè)計(jì)的過程卻不是一馬平川的，總會(huì)遇到一些問題，從程序開始設(shè)計(jì)一直到調(diào)試成功為止，我們前后遇到

10、三個(gè)較大一點(diǎn)的問題，在仔細(xì)分析后，修改程序，再次調(diào)試最終成功了。此次設(shè)計(jì)中，我們前一天的時(shí)間主要用來編制程序，在編制程序時(shí)，遇到的第一個(gè)問題就是如何實(shí)現(xiàn)十種工作狀態(tài)間按要求自動(dòng)轉(zhuǎn)換，這讓我們想到了書上講到的移位指令及其應(yīng)用，并且在后來設(shè)計(jì)正反轉(zhuǎn)也用的上，這個(gè)問題解決后，隨之而來就是實(shí)現(xiàn)低中高三速運(yùn)行模式，這里低中速好說，但是高速運(yùn)行時(shí)要求相鄰狀態(tài)間間隔0.03S，用一般的定時(shí)器無法實(shí)現(xiàn)，所以我們就選用了延時(shí)性的定時(shí)器T246和T247，這樣在所用問題基本上解決了的情況下，我們滿懷信心的調(diào)試程序，可是調(diào)試過程卻充滿荊棘。第一次調(diào)試，開始電動(dòng)機(jī)工作正常，當(dāng)變成高速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)只工作了一個(gè)周期后就停止了，即使我們重新啟動(dòng)電源，它還是不工作，問題無疑出在延時(shí)性定時(shí)器上，檢查后才知道，我們沒有對延時(shí)性定時(shí)器適時(shí)進(jìn)行復(fù)位，再加上復(fù)位程序后，電動(dòng)機(jī)終于可以循環(huán)工作了。正在我們慶幸自己的成功時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)有11個(gè)，有一個(gè)額余狀態(tài)就是A,B,C,D,E五個(gè)繞組都沒得電，我們自然想到了移位控制信號(hào)，糾正錯(cuò)誤后，再次運(yùn)行，終于成功了。至此此次課程設(shè)計(jì)算是完成了一半，接下來就是完成課程設(shè)計(jì)的報(bào)告了，寫報(bào)告時(shí)，我們上網(wǎng)查了好多關(guān)于五相十拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的知識(shí)，從而使我們的報(bào)告得以順利完成。在這次試驗(yàn)課程設(shè)計(jì)中，我們遇到好多問題，在詢問了我們的指導(dǎo)老師劉冬梅老師后，讓我們的設(shè)計(jì)可以持續(xù)